[发明专利]一种大范围林下地形估计方法、装置、设备及介质

权利要求书

1.一种基于TanDEM-X双站单基线干涉数据的大范围林下地形估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获取TanDEM-X双站SLC数据进行配准、重采样和干涉处理，生成干涉相位和相干幅度；

步骤2，使用外部DEM数据模拟平地相位和地形相位，并利用模拟平地相位和地形相位与步骤1得到的干涉相位之间的关系，计算地形残差Δh；然后使用得到的地形残差Δh对外部DEM数据进行补偿，得到TanDEM-X双站干涉条件下的高精度的InSAR DEM；

所述地形残差Δh是指外部DEM数据与InSAR真实测量的DEM之间的差异；

步骤3，首先，根据步骤1得到的相干幅度，计算X波段在森林研究区域全场景的穿透深度d；然后，从外部引入稀疏分布的先验点森林高度信息，并利用先验点的森林高度及穿透深度，拟合有关于穿透深度与森林高度之间的线性关系；再后，基于拟合的线性关系和研究区域全场景的穿透深度d，计算研究区域全场景的森林高度；最后，将研究区域全场景的森林高度与穿透深度做差计算散射相位中心高度；

步骤4，从步骤2得到的TanDEM-X双站干涉条件下的高精度的InSAR DEM中扣除步骤3得到的散射相位中心高度，即得到森林研究区域全场景的林下地形。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1得到的干涉相位与平地相位和地形相位之间的关系表达式为：

式中，表示TanDEM-X双站干涉相位，和表示平地相位和地形相位，表示轨道误差，表示噪声相位；

步骤2中，计算地形残差Δh的具体过程为：

步骤2.1，使用外部DEM数据同时模拟平地相位和地形相位之和：

式中，表示模拟的平地相位和模拟的地形相位之和，λ表示波长；R₁和R₂₀分别表示主、从影像的SAR传感器天线中心到地面目标的斜距；B代表基线长；α代表基线倾角；θ代表考虑地形的视角，θ₀代表参考视角，Δθ代表地形相关的视角与参考视角之差；h代表地形高程，由外部DEM数据提供；

步骤2.2，从干涉相位中去除模拟相位得到差分干涉相位，并进行相位解缠，得到解缠差分干涉相位即

式中，是地形残差相位，由外部DEM与InSAR真实测量的DEM之间的地形残差Δh引起，表达为：

式中，B_⊥代表与地形相关的垂直基线；K_z代表垂直向有效波数；

步骤2.3，根据InSAR几何关系在每一距离行构建轨道误差与基线参数(B，α)误差之间的函数关系如公式(7)，并逐行开展基线参数误差估计，进而得到轨道误差相位

式中，ΔB代表基线长误差；Δα代表基线倾角误差；ε代表模型误差，与相位解缠引起的相位偏差有关；

步骤2.4，从解缠差分相位中改正轨道误差相位得到包括地形残差Δh的相位，然后通过滤波处理去除噪声相位最终通过相位-高度转换得到Δh，如公式(8)所示：

式中，filter(·)代表滤波处理。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中，X波段在森林研究区域全场景的穿透深度d的计算方法为：

TanDEM-X双站干涉条件下，X波段与森林冠层的相互作用，其复相干系数γ符合以下干涉散射模型：

式中，代表地表相位，γ_vol代表纯体相干性，表达为

式中，d代表穿透深度，h_v代表森林高度，K_z表示垂直向有效波数；

基于X波段在森林中的穿透性，即X波段在森林的散射相位中心大概率集中在森林冠层内，而且相位中心位置在植被的一半高度位置的上方，可得森林高度h_v与穿透深度d的比值RFP≥2，故可假设干涉散射模型中的森林高度为无限大；通过对公式(9)两侧取模可得相干幅度与穿透深度之间的一一对应的函数关系，即为穿透深度模型，

最终，使用垂直向有效波数K_z和步骤1得到的相干幅度|γ|，根据公式(11)所示的穿透深度模型计算得到穿透深度d。